微重力下液封对液桥内热毛细对流影响的研究

本文建立了具有液封的液桥（不相溶混的双层同轴液柱）内热毛细对流的物理模型和数学模型。采用涡量－流函数法对微重力条件下具有液封的液桥内热毛细对流进行了数值模拟，得到了双层液柱主流区的温度场和流场，证实了液封能够削弱液桥内热毛细对流，从而提高浮区晶体生长质量，并得到液封厚度对液桥内热毛细对流的影响规律。     

液桥耦合热-溶质毛细对流自由表面变形的数值研究

采用二维轴对称模型数值研究了液桥耦合热-溶质毛细对流流动特性,自由表面变形使用Level set方法进行捕获,分析了热Marangoni数与溶质Marangoni数比值(R_σ)对流场及自由表面变形的影响。结果显示,当R_σ-1,流场由一个顺时针对流组成,自由表面在底部凸起,而在上部凹陷,且随着R_σ减小自由表面变形幅度增大。当R_σ=-1时,流场由两个反向旋转的对流涡组成,自由表面的变形幅度较小。当R_σ-1时,流场由一个逆时针旋转的对流涡组成,自由表面在上部凸起而在下部凹陷,随着R_σ增大自由表面变形幅度增大。     

微重力气液两相环状流界面波特性分析

本文利用双重小波包分解算法,对微重力气液两相环状流界面波特性进行了分析,将实验测量到的环状液膜厚度信号分解成相干分量和非相干分量,并对相干信号与非相干信号的特征进行了分析,提出了一个新的描述微重力气液两相环状流界面波特性参数。     

微重力下环境压力对火焰传播的影响

研究表明,在微重力环境中,当强制对流速度很小时,环境压力的增大会加强氧气的扩散,减弱辐射热损失对火焰的冷却效应,使火焰传播速度增大。但随着强制对流速度的增大,对流成为质量传递的主要途径,化学反应速率受化学反应动力学因素控制,火焰传播速度对压力的变化不敏感。     

相场模型模拟液固界面各向异性作用下自由枝晶生长

采用自适应有限元方法求解相场模型,分别对界面能各向异性和界面动力学各向异性条件下自由枝晶生长过程进行了模拟.计算表明两种各向异性均显著影响枝晶的生长,随着各向异性的增大枝晶尖端生长速度增大,尖端半径降低. 两种各向异性对自由枝晶生长有着不同形式的影响,在界面能各向异性条件下,枝晶生长稳定性系数与各向异性系数成幂函数关系;而在动力学各向异性条件下,稳定性系数与各向异性系数成线性关系. 关键词： 界面能各向异性 动力学各向异性 自由枝晶生长 相场模型     

辛醇对LiBr水溶液汽液界面的影响

采用分子动力学方法分析303.15 K时,添加不同量异辛醇的水或溴化锂水溶液汽液界面的微观结构,发现;未吸收水蒸气时,当异辛醇较少时,醇分子在界面处分布不均匀;当异辛醇较多时,异辛醇在界面处均匀分布,但排列比较松散;随着异辛醇数目的继续增加,异辛醇在界面处形成双层结构。异辛醇亲水羟基中的氢与阴离子存在氢键作用,而阳离子与异辛醇的氧之间存在着较强的静电相互作用。在非平衡条件下,采用分子动力学方法对添加或未添加正辛醇的溴化锂水溶液吸收水蒸气的动态过程模拟0到100ps,发现;加有正辛醇的溴化锂水溶液与未添加正辛醇的溴化锂水溶液相比,吸收的水分子数目明显增多。     

微重力下溶液法晶体生长模型中晶体生长界面稳定性的研究

研究在微重力条件下溶液法晶体生长的一个二维数学模型中晶体生长界面的稳定性问题.对晶体生长界面为不同倾斜角度的平面的情况作了数值计算,计算结果表明有可能存在一个稳定的晶体生长界面,它应该是一个在Y=λ这一端向后倾的适当形状的曲面 关键词： 微重力 溶液法晶体生长 二维模型 生长界面的稳定性     

微重力条件下Cu-Zr共晶合金的液固相变研究

采用落管方法实现了液态Cu-10 wt.%Zr亚共晶、Cu-12.27 wt.%Zr共晶和Cu-15 wt.%Zr过共晶合金在微重力无容器条件下的快速共晶与枝晶生长.Cu-12.27 wt.%Zr共晶合金的凝固组织随液滴直径减小由层片规则共晶向不规则共晶转变,且层片间距减小;Cu-10 wt.%Zr亚共晶合金的初生(Cu)相随液滴直径减小由粗大树枝晶向棒状晶转变,且所占体积分数增加,部分区域形成花状凝固组织,(Cu)相枝晶辐射向外生长;Cu-15 wt.%Zr过共晶合金初生相则为金属间化合物Cu_9Zr_2相,呈条状生长,随液滴直径减小冷却速率增大,凝固组织由宏观弯曲生长向球状晶胞转变.理论计算表明,三个合金液固相变枝晶与共晶的生长均由溶质扩散控制.测定Cu-10 wt.%Zr亚共晶合金初生(Cu)相显微硬度随液滴直径减小而增大,三个合金的共晶相随合金初始成分增大而增大.     

水平温差对环形浅液池内Marangoni-热毛细对流的影响

双向温差驱动下的Marangoni-热毛细对流在许多工程技术领域具有重要作用, 但是, 已有的大部分研究集中于单向温差作用下的流动. 因此, 采用数值模拟的方法研究了水平温差对双向温差驱动下的环形浅液池内Marangoni-热毛细对流的影响. 在一个给定的顶部换热条件下, 确定了不同水平温差作用下流动由轴对称稳态流动向三维非稳态流动转变的临界底部热流密度. 结果表明, 水平温差使得Marangoni-热毛细对流不稳定; 随着水平温差的持续增强, 稳态流动转变为一种规律的振荡流动, 最终变得混乱; 发现两种新的状态演化过程; 确定了水平温差和垂直温差在共同驱动流体运动时各自发挥的作用; 随着水平温差的增强, 最初出现在中间区域的最高表面温度不断向热壁移动, 在此过程中, 内壁附近的流动增强, 而外壁附近的流动减弱.     

水分子模型差异对汽液界面参数分布的影响

本文采用平衡分子动力学模拟方法,基于不同水分子模型(SPC、SPCE、TIP3P、TIP4P和TIP5P模型)进行了不同温度条件(330～550 K)下的模拟,得到了汽液平衡系统.统计得到的密度分布表明:TIP5P模型统计结果与试验值偏差较大, SPCE模型统计结果与试验值偏差较小,因而更适合高温下的汽液界面性质的模拟.分析不同模型对应的Lennard-Jones(L-J)势能及静电势能的变化规律表明;在同一温度下L-J势垒高度和静电势阱深度都按SPCE、SPC、TIP4P、TIP3P和TIP5P模型顺序呈递减趋势.不同水分子模型在空间结构和作用点个数方面存在的差异是导致上述规律的直接原因.复杂的分子结构和相互作用使得液相区内分子间斥力作用和汽相区内分子间引力作用表现更为显著.     

模拟微重力条件下C离子辐射对小鼠生殖器官的影响

探究模拟微重力条件下不同剂量C离子辐射对雄性动物生殖器官的急性影响, 以期了解空间环境辐射所致机体生殖系统的损伤。采用小鼠尾部悬吊模型地面模拟微重力状态1周后, 利用重离子加速器提供的C离子辐照处理, 检测了生殖器官脏器系数及精子密度、组织形态变化、DNA损伤以及细胞凋亡各项指标。结果表明, 微重力和C离子辐射均能引起睾丸损伤, 且1 Gy单纯辐照组中损伤最为严重。此外发现, 模拟微重力能够在一定程度上降低辐射诱导的损伤, 其内在机制有待于进一步的研究。In this paper it was investigated that the effect of modeled microgravity on the acute injury induced by low doses of carbon ions in the male reproductive organs of mice, assessing the risk associated with the space environments. In our study, outbred Kunming mice were stimulated in microgravity by tail suspension, and then were irradiated with the low doses of carbon ions diliuered by HIRFL, and measured the testis and epididymis coefficient, sperm number of epididymis, histological alterations, DNA strand breaks and cell apoptosis. The results demonstrated that carbon ions and stimulated microgravity could induce the damage in the present study. Moreover, most serious injury all occurred in the irradiation group. In addition, it was also found that the damage of the carbon ion irradiation combined microgravity group were lower than those of the irradiation group, while the related mechanism needs the further investigation.     

辐射传热对微重力环境下预混火焰传播特性的影响

1引言在火焰中，辐射过程是一种重要的传热方式。对该过程尽可能精确的计算，对于改进燃烧设备的设计、改善设备的运行性能十分有益。在正常重力环境下，与其它的释热现象相比，预混火焰中的辐射热损失十分微弱，因而，过去对预混火焰的分析中，往往忽略了辐射热损失的影响。近年来，对微重力（ug）环境下的预混火焰的研究结果表明，可燃极限与＃s最小点火能无关，自媳灭火焰（SEFs）发生时；其释放的能量比通常观察到的点火极限时的能量大几个数量级山，因此火焰伸张并不能解释“g环境下观察到的实验结果，辐射热损失可能是影响＃g火焰可…     

用于微重力下两相控温型储液器性能研究

针对航天器用机械泵驱动两相流体回路的使用需求,本文设计了一种可以满足微重力下应用的两相控温型储液器。为验证储液器的工作性能,搭建了测试系统,对不同姿态下的控温特性和流体管理功能进行了研究。结果表明储液器内部毛细结构具备液体输运和气体隔离功能。为检验微重力下的气液分离功能,本文通过数值模拟对两相流体的运动特性进行了研究。结果表明液相在毛细力作用下被有效固定在储液器的下方,气相位于上方,气液分离功能得到验证。     

微重力条件下90°弯管气液两相流型研究

本文报道了微重力条件下90°弯管内气液两相流型实验结果。弯管内径12.7 mm,弯曲半径76.5mm,气、 液两相表观流速分别为1.0—23.6 m/s和0.09—0.5 m/s。本文分析了观测到的弹状流、弹-环过渡流和环状流的典型特 征,比较了与微重力直管内相应流型间及常重力弯管两相流型间的异同。     

表面辐射热损失对微重力静止环境下火焰传播特性的影响

采用数值模拟方法研究了静止微重力环境中,表面辐射热损失对燃料表面火焰传播特性的影响以及表面辐射和压力对火焰传播特性的共同影响。结果表明,随着表面辐射增大,火焰传播速度减小,在考虑表面辐射后,随着压力的增大,火焰传播速度增大。采用无量纲参数分析了表面辐射对火焰传播速度的影响,进一步阐明了微重力环境下的火焰传播机理。     

重力对GaSb熔滴和液/固界面交互作用的影响

利用我国返回式实验卫星在空间微重力条件下进行了GaSb熔滴与GaP,BN和GaAs等材料的润湿性能的研究,分析了熔滴与基片之间的界面相互作用,并与重力场下实验结果进行了对比.实验表明,重力因素对润湿性存在影响,空间微重力条件下测得的GaSb熔滴与GaP及BN基片的接触角比地面测量的大.对凝固后的熔滴与基片之间的组织分析显示,重力场下,液固界面的相互作用较强,存在较宽的过渡区,这与地面浮力对流有利于物质输运密切相关.实验结果还表明,空间微重力环境下熔体凝固的组织比重力场下要均匀. 关键词： 微重力 润湿性 液/固界面     

截断半径变化对汽液界面参数和分维数的影响

本文在分形理论基础上,采用分子动力学模拟方法研究了在平衡状态下的汽液界面参数,得了界面区内的密度、 温度、压力张量、表面张力和分维数的分布。研究表明,利用分形理论可以较好的反映汽液界面的特性。势函数的截断半 径对汽液界面参数和分维数的模拟值存在影响。     

尺寸效应对微通道内固液界面温度边界的影响

采用非平衡分子动力学方法模拟不同浸润性微通道内液体的传热过程,分析了尺寸效应对固液界面热阻及温度阶跃的影响.研究结果表明,界面热阻随微通道尺寸的变化可分为两个阶段,即小尺寸微通道的单调递增阶段和大尺寸微通道的恒定值阶段.随着微通道尺寸的增加,近壁区液体原子受对侧固体原子的约束程度降低,微通道中央的液体原子自由移动,固液原子振动态密度近似不变,使得尺寸效应的影响忽略不计.上述两种阶段的微通道尺寸过渡阈值受固液作用强度与壁面温度的共同作用:减弱壁面浸润性,过渡阈值向大尺寸区域迁移;相较于低温壁面,高温壁面处的过渡阈值更大.增加微通道尺寸,固液界面温度阶跃呈单调递减趋势,致使壁面温度边界和宏观尺度下逐渐符合.探讨尺寸效应有助于深刻理解固液界面能量输运及传递机制.     

表面活性剂对气-液界面纳米颗粒吸附规律的影响

通过测定及分析纳米颗粒和表面活性剂-纳米颗粒复配体系在自由吸附过程与动态收缩过程中表面张力的变化,总结了纳米颗粒在气-液界面的吸附排布规律以及表面活性剂对其吸附规律的影响.实验结果表明,自由吸附过程中,随矿化度增加、阳离子活性剂浓度增加,平衡表面张力降低,这与颗粒吸附密度增加及颗粒润湿性改变有关.浓度低于临界胶束浓度(CMC)时,阳离子活性剂体系与混合体系的表面张力差异证明了阳离子活性剂可以通过静电作用吸附于纳米颗粒表面,进而部分溶解于水相;而阴离子活性剂与纳米颗粒相互作用力较弱,对表面张力影响较小.纳米颗粒体系在液滴收缩过程中,表面张力从自由吸附平衡态进一步降低大约9 m N/m,说明自由吸附过程中纳米颗粒不能达到紧密排布;同时表面张力呈现为缓慢降低、快速降低和达到平衡三部分,表面压缩模量可达70 m N/m,满足了液膜Gibbs稳定准则,这将有助于提高泡沫或者乳液稳定性.纳米颗粒-表面活性剂体系在液滴收缩过程中表面张力降低值随活性剂浓度增加而减小;表面压缩模量由高到低依次为:纳米颗粒>阳离子活性剂-纳米颗粒>阴离子-纳米颗粒>表面活性剂.